分布式课堂论文

1、云计算下一代电信运营支撑技术 （华北电力大学计算机系，保定 071003） 摘 要：云计算与电信运营商自身网络和运营优势有效结合，将技术优势转化为市场规模效应，是当前电信界关注的焦点之一。本文简要介绍了云计算，并结合国内电信运营商已做的研究及应用，阐述了运营商云计算应用架构。并讨论了电信运营商业务发展的新方向。关键词：云计算；分布式计算；电信运营支撑Cloud computing - the next generation of telecom operation support technologyYu Xinglong (Department of Computer, North Chin

2、a Electric Power University, Baoding 071003)Abstract: Cloud computing and telecommunications network operators and operational advantages of its effective integration of technology into market advantages of scale, is currently the focus of one of the telecommunications sector.This paper introduces c

3、loud computing, combined with domestic telecom operators and application of the research has been done to explain the application architecture of cloud computing operators.Telecom operators and discussed the new direction of business development. Keywords: cloud computing; distributed computing; Tel

4、ecom Operation Support1. 引言 云计算不仅是目前信息通信业界的热点概念，也是信息时代的未来。它代表了未来的服务交付和使用方式，即以开放的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务。云计算的理念是将计算和存储简化为像公共水电一样易用的资源，提供灵活的计算和高效的海量数据存储能力，企业甚至个人无需构建自己的IT 架构就可以在云计算平台上运行各种系统，享受综合的信息服务。这种创新的计算模式和商业模式引起了产业界和学术界的广泛关注。电信运营商早已是云服务理念的实践者。早在电话网时代，用户通过简单的终端接入PSTN( Public Switch

5、ed Telephone Network )，网络则为用户提供端到端的路由寻址服务（云服务）。3G 移动网的商用标志着移动互联网时代的全面到来，在用户至上的信息服务时代，传统的电信用户对业务需求范围已经从通信领域拓展到生活、工作的各个领域，需要大量资讯、娱乐、游戏、社会信息服务等丰富多彩的业务。移动互联网的兴起催生了融合业务的需求。这些新兴的需求已经超出了单纯的互联网或电信网的能力范围，而是需要一种跨越互联网与电信网界限的综合信息服务，这与云的理念与模式不谋而合。此外，运营商推广的服务，尤其是移动互联网的服务，需要通过终端来承载，终端千差万别的复杂性成为应用开发者难以跨越的门槛。无论是用户还是

6、应用开发者，迫切地需要一种跨越终端的服务机制，而云服务无疑是一种很好的选择。2. 云计算 2.1 定义（1） 狭义云计算：是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。 （2） 广义云计算：是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。 2.2 基本原理云计算的基本原理是，通过使计算分布

7、在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。 云计算主要关注如何充分地利用互联网上软件、硬件和数据的能力,以及如何更好地使各个计算设备协同工作并发挥最大效用的能力。其基本思想是“把力量联合起来,给其中的每一个成员使用”,它采用共享基础架构的方法将巨大的系统池连接在一起为用户提供多种IT 服务。通过使计算分布在大量的分布式计算设备上,“云”端被作为数据存储以及应用服务的中心,企业可将云端资源切换到其所需的应用上,根据具体需求来选购相应的计算和存储服务。 2.3 云计算体系结构 图

8、1 云计算体系结构(1) User Interaction Interface :用户交互界面,通过终端设备向服务云提出请求。(2) Services Catalog :一个用户能够请求的所有服务目录,可根据自身的需求选择相应的服务。(3) System Management :系统管理,用户管理计算机资源是否可用。(4) Provisioning Tool :服务提供工具,用于处理终端请求的服务,需要部署服务配置。(5) Monitoring and Metering :监控和测度,对用户服务进行跟踪和测量,并提交给中心服务器分析和统计;(6) Servers :服务云,由系统管理和维护,可

9、能是虚拟服务或者真实的。 图 2 用户获取云计算资源 在云计算体系结构模型中,前端的用户交互界面(UserInteraction Interface) 允许用户通过服务目录(Services Catalog) 来选择所需的服务,当服务请求发送并验证通过后,由系统管理(System Management) 来找到正确的资源,接着呼叫服务提供工具( Provisioning Tool) 来挖掘服务云中的资源。服务提供工具需要配置正确的服务栈或Web 应用。 云计算同时描述了一种平台以及构建在该平台上的一类应用,图2 展示了用户获取“云端”资源的基本过程:“云”端为用户提供扩展的、通过互联网即可访问

10、的、运行于大规模服务器集群的各类Web 应用和服务,系统根据需要动态地提供、配置、再配置和解除提供服务器,用户只需基于实际使用的资源来支付相关的服务费用。2.4技术架构 云计算首先由IT 界提出，其核心技术架构一般分为三层：IaaS（infrastructure as a service，基础设施即服务）、PaaS（platform as a service，平台即服务）、SaaS(software as a service，软件即服务)。 图3 云计算技术架构（1）IaaS 为用户提供按需付费的弹性基础设施服务，其核心技术是虚拟化，包括服务器、存储、网络以及桌面虚拟化等。虚拟化技术改变了IT

11、 平台的构建方式和IT 服务的提供方式，为充分复用软、硬件资源提供了技术基础，并按照用户需要生成不同配置的子资源，大大提高了资源分配的弹性、效率和精确性。（2）PaaS 为互联网应用开发者提供端到端的分布式软件开发、测试、部署、运行环境以及应用程序托管服务，其核心技术是分布式并行计算。通过开放架构，提供共享云计算超大规模计算能力的有效机制，覆盖应用程序完整的开发生命周期。（3）SaaS为企业和个人消费者提供以互联网为载体、浏览器为交互方式的软件应用服务。其实现方式主要有两种：一种是通过PaaS 平台来开发SaaS； 另一种是采用多租户架构和元数据开发模式，使用Web2.0、Structs、hi

12、bernate 等技术实现SaaS 中各层的功能。云计算系统应同时满足如下特征：（1）大规模：一个云计算系统由具备一定规模的多个节点组成的IT集群系统，系统规模几乎可以无限扩大.（2）平滑扩展：系统具备高度的扩展性和弹性，可以方便、快速地为应用增加和减少资源.（3）资源共享：提供一种或多种形式的资源池，包括物理服务器，虚拟服务器（虚拟机），事务和文件处理能力或任务进程（如Hadoop），以及存储资源等。这些资源池可通过抽象化方式实现，并能够同时为多种应用提供服务；（4）动态分配：实现资源的按需动态分配，并按使用量计费. （1）集中化：对底层硬件设备进行整合和统一管理，为上层业务系统提供共享的池

13、化的计算资源 （2）抽象化：通过虚拟化、集群化将计算资源从物理设备中抽象出来，使资源的调度更加灵活、动态、有弹性 （3）定制化：结合上层应用的特点，对大规模硬件设备进行定制，以进一步降低成本和提高效率 （4）标准化：选择标准技术架构的硬件设备，支持良好的互操作性和标准化接口用户无需购买软件许可，而是租赁的方式，通过软件服务商提供的统一服务平台获得应用软件的使用权并可以不断升级. 图 4 软件即需即用 （1）多租户 （2）用户可配置 （3）可伸缩、按需收费 （1）通用化：平台可以提供应用所需的全部能力，比如对象存储、数据库、用户认证、计费等。 （2）开放接口：平台的所有能力均使用开放接口对外提供

14、服。 （3）多应用隔离：平台可以运行多种多个应用，应用之间相互隔离，互不干扰。 （4）动态扩展：平台可以按照用户需要提供能。 （5）按使用计费：平台依据实际使用的能力、资源数量支付费用务，用户可以基于这些接口搭建应用。 （6）自助服务：用户可以自己在平台上创建、上载、调试、部署、管理、监控应用力，动态增减资源。 应用开发者不必考虑资源的调度和分配，只需关注应用逻辑。3.优势及潜在的问题 3.1云计算的优势 （1）节约成本：MailTrust为遍布全球的超过10万个商业伙伴保存邮件账号信息，使用Amazon AWS作为了备份解决方案，节约了超过75%的成本。 （2）按需使用资源：Animoto

15、是一个在线视频生成程序，使用EC2 快速地扩展了处理能力度过峰值，它曾经使用3500 个同时运行的虚拟实例。 （3）提高资源利用率：Google 的服务器利用率可以达到一般企业中的利用率的2.8倍。 （4）快速开展服务：利用Google App Engine或微软Azure提供的各种API和服务组件，可以快速开发应用并提供服务。 3.2云计算面临的挑战 （1）应用及数据安全 包含用户敏感信息的应用系统部署在公共云上，可能存在安全隐患企业私有云中，各个部门之间的信息安全也必须考虑，特别是财务数据、客户信息等。 （2）互操作和标准化 目前云计算厂商都在各自为战，并没有实现标准化不同云之间缺乏互操作

16、性，用户从一个云计算环境迁移到另一个环境时面临巨大困难。 （3）服务质量保证要求 通过远程网络访问的应用模式具有不可靠性亚马逊S3服务和Google云服务都出现过服务中断，企业被迫重新考虑他们对云计算的依赖。 （4）管理模式相应变化 云计算强调发挥集中化的优势，以及应用、平台和资源的分层松耦合管理面临企业传统IT系统管理和使用模式的巨大阻力。4.运营商技术研究介绍 目前，国内三大电信运营商都提出了自己的云计算和云服务计划，中国移动有“大云”，中国联通有“互联云”，中国电信有“e云”。2009年8月，中国移动研究院发布了0.5版本的“大云”系统，并在这个基础上设计了很多管理软件和应用。2009年

17、9月22日，中国电信上海分公司携手EMC(美国易安信)推出“e云”。该服务可以按照用户的设定，自动将信息备份到中国电信上海公司的“e云”数据中心。继云存储服务以后，上海电信正在筹划“云手机”业务，预计2010年将面向市场正式推出。“云手机”将简化手机功能，利用3G高带宽的优势，将大量手机上的应用转移到运营商运营的云端。消费者可以花费很低的价钱购买云终端手机，却可以通过向运营商购买服务而享受现在高档手机具有的功能。中国联通的“互联云”项目，要打造的是第三代互联网络基础架构，这不再是简单的软硬件组合，或类似主机托管的基础服务，而是一个集成了硬件、软件、网络、应用和服务的综合性平台。无论是电信运营商

18、自身IDC(Internet Data Center)的云化，还是像中国电信抢滩云计算在上海开建信息银行等公共云服务，私有云、公有云、混合云，电信行业一片“云”蒸霞蔚。4.1中国移动“大云（Big Cloud）”计划 中国移动研究院从2007年开始进行云计算的研究和开发，从最初的256台PC服务器、1000个CPU Core、256TB存储组成的试验平台，到目前1000台服务器、5000个CPU Core、3000TB的存储规模的“大云”实验室。 经过三年不懈努力，中国研究院在开源软件基础上自主开发的“大云”系统已实现分布式文件系统、分布式海量数据仓库、分布式计算框架、集群管理、云存储系统、弹

19、性计算系统、并行数据挖掘工具等关键功能。“大云”项目组完成了65.9万行源代码，62篇技术文档，发表论文6篇，申请云计算相关专利36 项，在经分、网管、业务平台等领域进行了云计算实践，并在开源社区提交了多项提案。中国移动云计算实验室规模 实验室环境（1） 节点：1000个HP PC Server；5000个CPU核，3000TB硬盘（2）交换机：华为8512千兆以太网交换机，264端口（3）（4）制冷和散热措施：恒温恒湿机房专用空调机（5）部署的应用：数据挖掘，系统评估，搜索引擎实验室部署 图 5实验室部署5. 运营商提供云服务的体系结构 图 6运营商提供云服务的体系结构 将云计算的理念与电信

20、运营商的网络和业务相结合，将其渗透到基础网络资源、业务能力平台和增值业务产品中，形成了具有运营商特征的云计算应用架构。电信业务网络分为基础服务层、业务提供层和业务接入调度层。基于业务网络的规划和定位，电信运营商提供云服务和产品应该遵循云计算技术和功能服务分层理念，分为基础设施云(IaaS)、业务网络能力云(IaaS)和应用服务云(SaaS)，如图6所示。（1）基础设施云（IaaS） 通过虚拟化技术，利用云计算的海量存储和分布式计算能力，对外提供统一的API，按需将电信基础计算资源、存储资源和网络资源提供给行业用户，实现电信资源的统一调度和共享， 达到规模运营电信基础能力资源的目的。基础设施云能

21、够提高硬件资源使用效率， 实现节能减排。电信运营商在该层能够对外提供的服务包括云主机、云存储、云网络等。（2）业务网络能力云（PaaS） 整合应用服务、业务能力接入、业务平台和业务引擎等能力，向下根据业务能力需要调用硬件资源，向上提供业务调度中心服务，汇聚电信网络、渠道能力和互联网能力，降低业务开发门槛，加快移动互联网业务创新。云计算平台涉及能力开放层、业务部署层、开发支撑层和管理控制层。·能力开放层：提供电信原子级、分子级能力的提取、封装和组成，向上提供开放接口；·业务部署层：提供电信能力和互联网元素的聚合以及业务弹性部署和运行环境；·开发支撑层：提供代码和图形

22、化的业务编程环境SCE、业务端到端测试环境和各种业务使用门户；·管理控制层：SP 及业务管理、内容管理、发布订购管理和鉴权计费管理。电信运营商在该层能够对外提供的服务包括云平台、企业私有云等。（3）应用服务云（SaaS） 通过PaaS 平台提供的API， 实现业务能力的调用、封装和用户服务，包括基础应用和多租户应用。基础应用包括传统的电信业务能力，如统一门户、多媒体、语音、数据等；多租户应用包括个人应用、企业应用、社区和移动商店等。电信运营商可基于本层开发增值云计算服务产品，为行业和公众用户提供典型的云应用。6.云计算产品展望 借鉴互联网云计算的发展思路，将电信运营商的网络资源（包括

23、接入、调度、管理、存储、安全和服务等）以云计算的方式组织运用，成为电信运营商业务发展的新方向。以IaaS 云为契机切入云计算平台领域，充分发挥电信运营商基础设施租用的优势；结合电信运营商业务网络能力开展PaaS 云的研究和探索，并积极试点云平台应用和云运营模式，重新划分用户与运营商的边界，拓展用户使用互联网应用的方式和体验；探索热点互联网应用，如搜索、社区、游戏等，寻找SaaS 云业务发展和运营新的盈利模式和业务增长点。结合电信运营商的应用现状和未来云计算产品定位，电信运营商可从以下应用方向发展云产品。（1）IT 设施云服务 通过虚拟化、自动化等云计算关键技术，智能、动态地调配各种资源（如计算、存储、带宽、硬件、软件等）提供给行业客户。具备按需采购、快速部署、弹性容量、高可用性、低成本的特点，客户可直接使用，无须采购和管理硬件设备。对外可服务于中小企业、中小网站站长、软件开发园区和软件开发商、网络游戏公司等，对内可服务于IT 部门。（2）云存储服务 通过虚拟化、分布式计算等云计算技术，为公众用户动态地分配存储服务，为用户提供一个完整的信息整合平台，以个人信息管理为核心，融合多种类